Arduino Nano chino (con controlador CH340) funcionando en Windows y Linux

Introducción

Existen en el mercado distintos tipos de placas Arduino para la realización de infinidad de proyectos. Puedes consultar nuestra entrada de "iniciación a Arduino" para obtener más información acerca de los distintos modelos y características. Hasta ahora, nosotros hemos trabajado con Arduino Uno sin excesivos problemas. Sin embargo, últimamente nos topamos con que determinados tipos de placa no funcionaban correctamente en Windows y sobre todo en Linux, principalmente los Arduino NANO. Nos pusimos a investigar hasta que encontramos el problema y posteriormente la solución.

Arduino nano, pequeño y funcional

Arduino uno, para proyectos más voluminosos

Raíz del problema: controlador CH340 versus RS-232

Los controladores RS-232 y CH340 son dos tipos diferentes de chips utilizados para comunicar distintos aparatos mediante el puerto serie, y por tanto incluido en todas las placas Arduino para que estas puedan "hablar" con el PC. Aquí están las diferencias entre ellos:

El RS-232 es un estándar de comunicación serial ampliamente utilizado en la industria y su creación se remonta al año 1962 (aunque se ha ido revisando y actualizando constantemente hasta el día de hoy). Por otro lado, el CH340, mucho más moderno y barato, es un controlador USB a UART que permite la comunicación entre la placa Arduino y un puerto USB en la computadora. No sigue el estándar RS-232, sino que utiliza una comunicación UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter).

Existen muchas diferencias entre RS-232 y CH340. Por ejemplo, el RS-232 utiliza voltajes positivos y negativos relativamente altos (hasta ±15V) para transmitir datos, lo que permite una mejor inmunidad al ruido y una mayor distancia de transmisión. En cambio, el CH340 utiliza niveles de voltaje TTL (Transistor-Transistor Logic) de 0V y 5V para representar los bits de datos.

El CH340 es un chip conversor USB a UART, lo que significa que se encarga de convertir la comunicación USB de la computadora en una señal UART que la placa Arduino pueda entender. Por otro lado, el RS-232 no requiere una conversión USB a UART, ya que utiliza un estándar de comunicación diferente.

Cuando comenzaron a crearse las primeras placas Arduino (italianas), se incluyó en su diseño al antiguo controlador estándar RS-232. Esto tenía la ventaja de proporcionar una comunicación más básica y directa a costa de un mayor consumo y un mayor precio. Posteriormente se diseñaron nuevas placas Arduino más económicas (procedentes principalmente de China) que hacían uso del controlador CH340.  La diferencia de precios entre una placa que utilizada el estándar RS-232 y otra que usa el CH340 puede ser de entre 10 y 15 euros en el mercado (las placas Arduino UNO originales tienen un precio de unos 15 euros frente a los 4 euros de las placas chinas con controlador CH340). Aquellas siguen usándose por razones de compatibilidad para determinados equipos antiguos que usan puertos serie estándar. La elección entre comprar una y otra por tanto depende de las necesidades específicas de comunicación, la compatibilidad de la placa Arduino que estés utilizando y del del precio.

La placa superior incluye el controlador RS-232.
La placa inferior incluye el controlador CH340.

Detalle del controlador CH340

Nosotros disponemos en el taller de los dos tipos de Arduino UNO. Sin embargo, todos nuestros Arduino NANO incluyen el controlador CH340.

Problema a la hora de utilizar los Arduino CH340

Hemos podido comprobar que cuando conectamos una placa Arduino con controlador CH340 al puerto USB del PC, este no siempre la reconoce. Y cuanto esto ocurre, el IDE de programación de Arduino no se comunica correctamente con la placa, con lo que genera errores como el siguiente:

Windows no dispone de forma nativa de los controladores necesarios para usar CH340. No entendemos la razón, pues hoy en día se trata de un controlador estándar usado en miles de productos. Por tanto, cuando conectamos una placa Arduino "china", esta no es reconocida y al intentar subir el programa a la misma se generan los errores antes mencionados.

El caso de Linux es distinto. Linux viene de serie con todos los drivers necesarios para usar CH340. Sin embargo, hemos podido comprobar que algunas placas Arduino UNO chinas son reconocidas perfectamente, pero la mayoría (si no todas) las placas Arduino NANO no son reconocidas. No entendíamos por qué pasaba esto. En nuestras pruebas hemos utilizado Ubuntu 20.04 y Ubuntu 22.04, y en ambos sistemas ocurría el mismo problema.

Soluciones encontradas

En Windows la solución es simple. Solamente debemos instalar el driver que maneja el controlador CH340. Podemos encontrarlo fácilmente en Internet, o descargarlo de este enlace.

Driver para instalación en Windows. Una vez descargado debemos ejecutarlo.

Durante la ejecución aparecerá esta pantalla.
Es posible que Windows, durante el proceso, nos solicite permiso para la instalación,
en cuyo caso debemos aceptar.

A continuación se mostrará esta pantalla. Entonces deberemos pulsar "Install"

Cuando finalice la instalación, se nos mostrará el siguiente mensaje.
Ya podremos usar Arduino sin problemas

Ahora, cuando conectemos la placa Arduino aparecerá el siguiente mensaje en Windows

En Linux (Ubuntu 20.04 y superiores) se incluye de serie el controlador CH34X. El problema en este sistema operativo es algo distinto. Todos los dispositivos que se conectan a un PC por el puerto USB incluyen de fábrica un par de códigos de identificación tanto del fabricante como del tipo de aparato, cada uno de ellos de 4 cifras (4+4 cifras en total). Pues bien, todos los Arduinos NANO con los que nos hemos encontrado hasta el momento tienen como código identificador el siguiente: 1a86-7523. Y ya es casualidad que exista otro aparato en el mercado con el mismo código (una especie de teclado Braille) que usa para comunicarse con el PC el controlador CH340. Linux viene preparado para reconocer este aparato, y cuando intentamos conectar un Arduino NANO con este código, se produce un conflicto de reconocimiento y todo falla.

Aparato Braille con controlador CH340 que entra en conflicto con Arduino NANO

Pues bien, simplemente hay que eliminar de cierta base de datos la información relativa al "aparato Braille" editanto para ello el fichero:

 /usr/lib/udev/rules.d/85-brltty.rules

y eliminando la siguiente línea de su interior:

ENV{PRODUCT}=="1a86/7523/*", ENV{BRLTTY_BRAILLE_DRIVER}="bm", GOTO="brltty_usb_run"

Podemos bien borrar la línea y guardar el fichero o bien ponerla en comentario, precediéndola del caracter "#". Una vez guardado el fichero, debemos reiniciar el sistema y listo.

Recuerda que para editar el fichero, debes tener permisos de administrador. Puedes abrir un terminal y teclear el siguiente comando:

sudo nano /usr/lib/udev/rules.d/85-brltty.rules

El comando sudo le dice al sistema que lo que vas a ejecutar (el comando nano) debe hacerse como administrador. Por eso, tras la ejecución se pedirá la clave de administración. Por otra parte, el comando nano invoca al editor NANO. Puedes usar cualquier otro editor de texto en lugar de NANO, como el gedit o el mcedit (siempre que los tengas instalados).

Es posible que en otras distribuciones de Linux exista una línea similar en alguno de los ficheros que se encuentran dentro del directorio /usr/lib/udev/rules.d/. Pero por el momento, esta solución nos ha servido para que nuestros Arduino NANO chinos funcionen perfectamente.

Configurar IDE para usar el Arduino correcto

Finalmente debemos recordar que debemos indicar en el IDE Arduino que tipo de placa estamos usando. En nuestro caso, para usar los pequeños Arduino NANO chinos, debemos seleccionar la información que se muestra en la siguiente imagen en donde ya aparece disponible el puerto USB correcto.

Parámetros de configuración de Arduino NANO en Linux

Autor:

Pablo Díaz Márquez

 

NUESTRO PEQUEÑOS-GRANDES EMPRENDEDORES

Los alumnos de 2º de ESO,  que cursan la materia de Tecnología, 
se han convertido diseñadores, y han aprendido, a través de
 las aplicaciones de Tinkercad y sketchup, a realizar diseños 
en 3D que después hemos impreso con nuestra impresora 3D. 

Además, aprovechando los conocimientos y destrezas adquiridos y en colaboración con los alumnos de 1ºBachillerato de la materia de Biología, que han a fabricado jabón, nuestros pequeños emprendedores han diseñando e impreso en 3D pequeños moldes con diferentes formas, que podrán aprovechar para obtener jabones con diseños muy originales

Trabajando con Arduino

 Los alumnos de 4º ESO, están trabajando con Arduino, hacen pequeños proyectos en los que utilizan sensores. Estos son algunos de los que están realizando:

1. Sistema de seguridad con sensor de presencia: Los alumnos construyeron un sistema de seguridad que utiliza un sensor de presencia para detectar movimientos no deseados. Cuando el sensor detecta la presencia de alguien, se activa una alarma sonora y se encienden luces de advertencia.

1. Control automático de iluminación con sensor LDR: En este proyecto, los estudiantes utilizaron un sensor de luz (LDR) para controlar automáticamente la iluminación de una habitación. Cuando la luz ambiental disminuye por debajo de un umbral establecido, Arduino activa las luces de la habitación.

2. Estación meteorológica con sensor de temperatura y humedad: Los alumnos crearon una estación meteorológica que recopila datos de temperatura y humedad utilizando sensores específicos. Estos datos se muestran en una pantalla LCD y se pueden registrar para su análisis posterior.

3. Seguimiento de movimiento con sensor PIR: En este proyecto, los estudiantes utilizaron un sensor de infrarrojos pasivo (PIR) para detectar movimientos. El Arduino interpreta las señales del sensor y activa diferentes dispositivos según el tipo de movimiento detectado, como encender luces o iniciar una grabación de video.

4. Sistema de riego automático basado en la humedad del suelo: Los alumnos construyeron un sistema de riego automático que utiliza un sensor de humedad del suelo para determinar cuándo regar las plantas. Si el nivel de humedad del suelo cae por debajo de un umbral establecido, Arduino activa una bomba de agua para regar las plantas.

5. Prueba y uso de matrices leds: Los alumnos están probando el funcionamiento de estas matrices para poder crear algún proyecto en el que utilizarlas.

Autora: Paqui Hernández Caballo

Aumento de la Productividad de los Paneles Solares por medio de un Seguidor Solar autoconstruido

Introducción

En abril de 2019 nuestros alumnos de 4º de ESO del Norba Caesarina construyeron prototipo de un Seguidor Solar controlado por Arduino. Ha pasado ya bastante tiempo desde entonces. Durante el presente curso, Carlos Casillas Hierro de 1º de Bachillerato ha retomado la idea, mejorando el diseño mecánico y aportando una nueva versión con su toque personal a un proyecto de estas características, así como aportando un estudio sobre las ventajas que aportan este tipo de sistemas electro-mecánicos para la producción de energía eléctrica.

Seguidor Solar construido en este trabajo

Vídeo del Seguidor Solar en funcionamiento

Contenido del trabajo

  

Dirección: 

Jose Luis Plaza Sanz

Maquetación: 

Pablo Díaz Márquez

Prueba sobre la eficacia de los desinfectantes en superficies de la industria alimentaria

Introducción

Dentro del proyecto Norbasky, íntimamente relacionado con el diseño y creación de proyectos sostenibles con el medio ambiente, hemos querido incluir un estudio sobre los efectos de los desinfectantes en superficies de la industria alimentaria, y la repercusión de estos en nuestra vida cotidiana. 

Algunos problemas encontrados

Durante la realización de este trabajo nos hemos encontrado distintos problemas que hemos tenido que ir solucionando poco a poco como hemos podido. A continuación enumero algunos de los principales:

• En primer lugar, debido a las limitaciones del laboratorio de química del IES Norba Caesarina, tuvimos que hacer uso del laboratorio de mi padre, ya que su empresa se dedica, en parte, a diseñar programas de control sanitario en la industria alimentaria, y dispone de los medios específicos para ello. Una parte de la verificación de este sistema de control sanitario se realiza mediante la toma de muestras en superficies de trabajo y de locales y equipo de los establecimientos.
• Otro problema encontrado fue el de elegir las superficies que cumplieran con las condiciones necesarias para que los datos obtenidos fueran coherentes y reales.. Para verificar la eficacia de  la limpieza, la toma de muestras debe realizarse sobre superficies ya limpias, desinfectadas y sin restos groseros a la vista. En muchos casos esto no era posible.
• Otro problema encontrado es la lectura de los gérmenes justo a las 24-48 horas, para evitar que si se sobrepasase este tiempo, se multiplicara la presencia de estos microorganismos dando lugar a un resultado falso sobre su cuantificación. A la hora de emitir los informes analíticos, al tratarse de un estudio no propio de la empresa, es decir, un trabajo ajeno a la actividad propia de la asesoría técnico-sanitaria, hemos tenido que separar los resultados en el programa informático y posteriormente eliminarlos, para no quedarlos en el histórico de Calidad Alimentaria del Oeste.
• Finalmente comentar como curiosidad y también como problema adicional que se notó de forma generalizada cierta reticencia de los propietarios de los establecimientos donde se tomaron las muestras, ya que no era una toma ordinaria de la empresa, sino un estudio ajeno para exponerlo en público, a pesar de que les aseguré que no se daría a conocer el nombre del establecimiento.

Contenido del trabajo

 

Dirección: 

Rosalía González García

Jose Luis Plaza Sanz

Maquetación: 

Pablo Díaz Márquez

Siri creado en un Apple II-C de 1984

Introducción

Dentro del proyecto Norbasky, íntimamente relacionado con el diseño y creación de proyectos sostenibles con el medio ambiente, hemos querido aprovechar un viejo ordenador abandonado en el trastero para aprender a programar y realizar un curioso proyecto usando tecnología de 1984. Creemos que aprender a programar correctamente en un sencillo lenguaje de hace 40 años es perfectamente válido para posteriormente introducirse en los modernos lenguajes de programación orientados a objetos que se utilizan en la actualidad. 

Mítico Apple IIC de 1984

Contenido del trabajo

 

Dirección: 

Jose Luis Plaza Sanz

Maquetación: 

Pablo Díaz Márquez

Mesa de cultivo / mini invernadero con materiales y estructura reciclada (DIV1)

Tras los trabajos de diseño, comentados otra entrada, los alumnos de Diversificación 1 (nivel 3º ESO) del presente curso 2022/23 han construido la mesa de cultivo, adaptada para invernadero, con materiales reciclados (tablas de palets) y con la estructura de una de las mesas de aula del centro, desechada hace tres años, por mal estado.

Replanteo en el aula de la estructura del mini invernadero

 

Trabajo de construcción del invernadero. Febrero 23

El enunciado del reto fue la construcción de un mini invernadero/mesa de cultivo en una de las mesas de aula del centro (desechada tiempo atrás) con dimensiones 1,54 m de largo y 58 cm de ancho con una altura de 81 cm (ver documentación fotográfica anterior). Las condiciones son las siguientes:

-La estructura de la zona de invernadero tiene que ser de madera,  con tablas y listones reciclados de palets de almacenamiento. En cursos pasados se utilizaron otros palets de madera para construir una compostadora y el vallado del huerto del instituto (ver entrada 1 y 2).

Durante el curso, los alumnos de este mismo curso, realizaron las labores de aprovechamiento del material de los palets.

- Se ha de prever la zona de evacuación de agua y una pequeña zona de almacenaje.

-Igualmente se tiene que tener en cuenta la forma de unión de todos los elementos de la estructura (tornillos, clavos,..) y las herramientas a utilizar. 

 

Tras las fases del estudio del problema, la planificación y el diseño previo, se comienza las fase de contrucción en el exterior del centro. Previamente, se realiza en el aula un replanteo de cómo va a quedar la construcción de dicho invernadero (sin el material de cobertura).

Trabajo de construcción del invernadero. Febrero 23

 

La construcción se ha tenido que realizar en dos épocas diferenciadas ya que en los trabajos de carpintería se emitían ruidos y las aulas de 2º bachillerato estaban muy cerca. Se han reanudado dichos trabajos en mayo (cuando los alumnos de dicho curso acabaron los exámenes) 

Trabajo de construcción del invernadero. Mayo 23

Trabajo de construcción del invernadero. Mayo 23

Trabajo de construcción del invernadero. Mayo 23

Fdo. Óscar García Jiménez

Profesor Tecnología IES Norba Caesarina

Alumnos de DIV 1 curso 2022/23

DISEÑO MESA DE CULTUVO/MINI INVERNADERO REUTILIZANDO MESA

 Los alumnos de Diversificación 1 (nivel 3º ESO) del presente curso 2022/23 han diseñado una mesa de cultivo, adaptada para invernadero, con materiales reciclados y con la estructura de dos de las mesas de aula del centro, desechada hace tres años, por mal estado.

La primera fase ha consistido en un estudio, por parte de los alumnos y alumnas de qué es un invernadero, características técnicas (materiales, estructura, elementos que puede contener el mismo,...), sistemas eléctricos y electrónicos sencillos (posibilidad de medición de humedad, temperatura, bomba de riego,...). Estos últimos trabajos los están desarrollando alumnos de 2º Bachillerato para el proyecto CITE STEAM del centro y se complementa perfectamente con los trabajos realizado por Diversificación.

Tras las presentaciones realizadas en Google Slides sobre invernaderos, la propuesta de trabajo es la construcción de un mini invernadero en una de las mesas de aula del centro (desechada tiempo atrás) con dimensiones 1,54 m de largo y 58 cm de ancho con una altura de 81 cm (ver documentación fotográfica anterior).

-El diseño se ha realizado en el programa de CAD Sketchup for Schools, realizando primero el dibujo de la mesa y a continuación adaptado las dimensiones de las tablas recicladas a la estructura.

- Se ha de prever la zona de evacuación de agua y una pequeña zona de almacenaje.

-Igualmente se tiene que tener en cuenta la forma de unión de todos los elementos de la estructura (tornillos, clavos,..) y las herramientas a utilizar. 

Fdo. Óscar García Jiménez

Profesor Tecnología IES Norba Caesarina

Alumnos de DIV 1 curso 2022/23

"Reciclar, Reutilizar, Reducir, Recuperar y Rediseñar"

Son las 6 reglas que han seguido los alumnos de 2º ESO de tecnología para diseñar un "organizador de escritorio" que diese solución al problema tecnológico plateado por la profesora.

Como punto de partida, se les propone que diseñen un producto tecnológico que permita organizar y ordenar los lápices, colores, bolis, y demás utensilios para que no estén esparcidos por su escritorio.

Se les plantea, como premisa, que sólo pueden utilizar materiales reciclables y ya usados, con el fin de contribuir a la economía circular y a la conservación del medioambiente. 

Los alumnos se han organizado en grupos y se ha puesto "manos a la obra", diseñando bocetos, buscando información y dándole forma a la solución finalmente escogida por cada uno de los grupos.

He de destacar el entusiasmo, compromiso y profesionalidad que estos alumnos han mostrado a la hora de trabajar y, prueba de ello es el resultado alcanzado con sus diseños. 

Para finalizar, se les ha pedido que grabasen un vídeo presentando y explicando su trabajo, a continuación os dejo uno de estos vídeos. 

Departamento de Tecnología

Curso 2º ESO

Profesora Inmaculada Gil Alonso

Estudio de materiales

Impresión 3D

Este año los alumnos de PMAR I, además de nociones básicas de expresión gráfica y dibujo, han aprendido a manejar el programa de Sketchup con el que han diseñado un llavero con su nombre, que luego hemos impreso en la impresora 3D. 

Hemos tenido que estudiar diferentes diseños y dimensiones del llavero, para optimizar en material y tiempo de impresión. 

En este enlace encontraréis la guía que han seguido los alumnos para diseñar e imprimir su llavero: GUIA IMPRESIÓN LLAVERO 3D

Aquí os dejo algunas imágenes del trabajo realizado y su resultado: 

     

Por otro lado, los alumnos de 2º Bachillerato de tecnología industrial, han utilizado la aplicación Tinkercad en el diseño de muebles para su maqueta de la Casa domótica, y los hemos impreso con la impresora 3D:

 

Y por último, mediante el programa Solidworks hemos diseñado e impreso una carcasa de protección para la placa Arduino Uno:

 

                                                                                                           Profesora: Inmaculada Gil Alonso

                                                                                                           Grupos: PMAR I y 2 Bachillerato

                                                                                                            Curso 2021-2022

Cohetes a reacción y paracaídas

Introducción

En esta actividad vamos a intentar estudiar de forma práctica y divertida la tercera ley de Newton y el efecto del rozamiento sobre un objeto en caída libre. Para ello, construiremos nuestros propios cohetes impulsados a reacción y unos paracaídas que permitan frenar la velocidad de descenso.

• La tercera ley de Newton establece que en ausencia de fuerzas externas, el producto de la masa de un objeto por su velocidad (cantidad de movimiento) permanecerá constante. Por tanto, si no cambia la masa, la velocidad será siempre la misma. Y si la masa se divide en varias partes, y cada una comienza a moverse a una velocidad distinta, la suma total de los productos de las masas de cada parte por sus velocidades seguirá siendo constante e igual a la cantidad de movimiento inicial.
• La resistencia (aerodinámica) es una fuerza con la misma dirección que el movimiento de un objeto que se mueve por el aire, pero de sentido opuesto a este. Por tanto, esta fuerza frena el movimiento. Esta resistencia dependerá de la velocidad del cuerpo, de su forma (y de su superficie) y de la densidad del aire.

Para comprobar la tercera ley de Newton hemos construido unos cohetes a partir de botellas de agua. Estas botellas estarán parcialmente llenas de agua, líquido que representará la mayor parte del conjunto. El resto de la botella contendrá aire comprimido. Cuando se libere el tapón, el aire empujará al agua hacia afuera a una determinada velocidad (mucha masa de agua se expulsará hacia afuera a una velocidad, y por tanto el resto de la botella se impulsará con una velocidad de sentido opuesto hacia arriba).

Alumnado implicado

Han sido varios los alumnos que han trabajado en esta experiencia. Por una parte, alumnos de 3º de ESO de Jose Luís Plaza Sanz que han diseñado sus propios cohetes y realizado el lanzamiento de los mismos sin ningún tipo de paracaídas. Por otro lado, antiguos alumnos de PMAR que han diseñado paracaídas y los han probado en otros cohetes.

Construcción de paracaídas

A partir de bolsas de basura, hilo dental y cinta adhesiva, se han construido distintos paracaídas de distintos tamaños. Básicamente, doblando una bolsa de basura varias veces sobre un mismo punto, y con un pequeño corte posterior, creaban una estructura similar a la de un círculo sobre la que luego pegaban trocitos de hilo dental. El resultado: paracaídas bastante eficientes.

Probando los paracaídas

Una de las partes más divertidas de esta actividad es la prueba de los paracaídas, sobre todo si ese día hay viento. Aquí se muestran algunos de los vídeos del momento.

Lanzando cohetes

Otro momento divertido fue cuando los alumnos de 3ºESO lanzaron los cohetes realizados en sus propias casas con botellas. Una buena práctica para la ola de calor, ya que permitía que se refrescasen con el agua procedente de la propulsión. Desafortunadamente algunos cohetes se colaron en el tejado del gimnasio, algo de lo que no tenemos culpa (¿a quién se le ocurriría construir un gimnasio delante de la plataforma de lanzamiento de cohetes?).

Cohetes con paracaídas

Finalmente se probó el lanzamiento de cohetes con paracaídas. No fueron lanzamientos demasiado potentes. Se ve que el propio paracaídas, incluso antes de su apertura, frenaba demasiado el avance del cohete en su trayectoria ascendente. Si bien es cierto que por culpa de este pequeño detalle los lanzamientos no fueron tan vistosos, también es cierto que pudimos aprender algo relativo a la resistencia aerodinámica de los cuerpos. Y de paso, hicimos algunas canastas con algunos de los "artefactos voladores".

 

Autores: 

    Pablo Díaz Márquez

    Jose Luis Plaza Sanz